多電梯運行平穩性監控系統

◆長沙市芙蓉區育才學校 鐘啟銘 鐘啟瑞

發明背景：

電梯事故時有發生，嚴重危害了人們的生命安全，我們想設計多電梯運行平穩性監控系統，對電梯事故提前預警。當電梯出現安全隱患時，它會通過聲音和指示燈發出警報，并通過手機App將相關信息告知用戶，避免事故發生。

設計思路：

通過認真閱讀各地近年來電梯安全事故報告，結合實地調查走訪，我們發現電梯工作年限過久、維護保障不到位、電梯帶病運行等是引發電梯事故的重要原因，很多電梯安全事故在發生前是有一定征兆的，電梯運行不穩定、左右搖晃是典型表現。由此，我們確定了基本思路：

1.以電梯運行的平穩性進行創新設計，通過長時間的穩定度來確定電梯安全狀況。

2.選擇合適的傳感器，要求簡單、穩定、性價比高。

3.不改變電梯原有結構，不依賴電梯原有的傳感器和檢測設備，新增一個獨立的輔助裝置。這個裝置安裝簡單，不會影響電梯運行和安全。

4.盡量提高預警準確度，降低誤報率。

5.設計一款App，實現電梯群區域聯網。

初步方案：

我們利用重力慣性原理設計了多電梯運行平穩性監控系統。這個系統檢測器內裝有預警棒，當電梯停止或正常運行時，預警棒垂直向下，停留在四方向檢測器的正中央。

當電梯在運行過程中搖晃，如果電梯向前搖晃，預警棒會碰到后感應器；如果電梯向后搖晃，預警棒會碰到前感應器；如果電梯向左搖晃，預警棒會碰到右感應器；如果電梯向右搖晃，預警棒會碰到左感應器。根據單位時間計算搖晃次數，搖晃次數越多就越危險，語音警報器會發出報警聲，相應的指示燈也會閃爍。

這個裝置由積木、科學實驗課部件、鐵絲、鐵釘等材料制作而成，做好后我們在東風路愉景花園電梯、喬莊社區衛生中心電梯和華僑大廈電梯進行了測試，同時對不同長度、不同直徑的擺動桿進行了對比實驗，發現差別較大，因此把四個方向的檢測器做成可調式的，使其適應不同類型的電梯。

長度（單位cm）最大擺動幅度（單位mm）15 3 7 8 3 5 15 1.5 6直徑（單位mm）

這個方案實現了我們提出的基本想法，但由于使用機械的方法，檢測靈敏度欠佳，漏報、誤報率不夠理想，所以我們決定尋求一種更好的辦法。

電子方案：

我們對作品進行改進，安裝三軸陀螺儀和三軸加速度傳感器，根據單位時間的數值來判斷電梯的3種運行狀態——安全運行、偶發故障、不安全運行。主控板采用開源的Arduino平臺，由運動檢測器、控制電路主板、指示燈、語音報警器、App等組成。

作品安裝在電梯轎廂內的醒目位置，可以根據電梯具體情況選擇水平安裝或垂直安裝。

運動檢測器實時檢測電梯運行情況，將運行過程中前、后、左、右、上、下的運動加速度全部記錄下來，等于每時每刻給每臺電梯做體檢，通過累計的大數據確定電梯運行狀況，很好地解決了漏報、誤報問題。統計多臺電梯的健康數據開展大數據分析，能更科學準確地確定電梯的運行狀況。

指示燈有綠、黃、紅3種顏色，綠色表示安全，黃色表示警告，紅色表示危險。走進電梯時，人們如果看到綠燈，可以放心進入；如果看到黃燈，請慎重選擇；如果看到紅燈，千萬不要進入電梯。當指示燈為紅燈或黃燈時，多電梯運行平穩性監控系統會分別發出“電梯很危險，不建議乘坐，請盡快撤離”“電梯可能出故障了，請小心”等語音提示。

實地測試：

創新點：

1.多顏色指示燈直觀地顯示電梯運行狀態，同時具備語音提示功能，能很好地警示用戶。

2.采用獨立檢測設計，不依賴原電梯的任何連接數據，不影響原有電梯運行，適合不同類型的電梯，具有很好的通用性。

3.運用互聯網+技術實現區域多電梯大數據聯網，可以分析出小區、社區乃至整個城市的電梯運行狀況。